Задачи для самостоятельной подготовки "УчУ"




Задача № 962

В левую и правую часть пустого сообщающегося сосуда залили молоко, и дождались, когда оно придёт в равновесие. После этого в левую часть сосуда залили воду, и через некоторое время уровень воды в этой же части сосуда стал равен 30,9 см, а уровень молока в правой части сосуда поднялся до 30 см. Каким оказался при этом уровень молока в левой части сосуда? Плотность молока считать равной 1040
кг
м3
, плотность воды считать равной 1000
кг
м3
.


Решение и ответ:
Ответ: ≈0,075
в виде формулы:0.074999999999999

Для решения этой задачи используем условие равновесия жидкостей в сообщающемся сосуде: для того, чтобы жидкости уравновесились, необходимо равенство давлений в левой и правой части сосуда pслева = pсправа. Давление, создаваемое столбом жидкости можно вычислить по формуле p = ρ‎×g×h. Можно заметить, что в правой части сосуда находится только молоко, поэтому давление этой части сосуда можно легко вычислить как pсправа = ρмолока‎×g×hмолока_справа. В левой же части сосуда находятся сразу две жидкости: молоко и вода, поэтому давление pсправа, которое они оказывают на дно сосуда, будет складываться из давлений каждой из них: pсправа = pводы + pмолока_слева. При этом pводы = ρводы×g×hводы, а pмолока_слева = ρмолока×g×hмолока_слева Таким образом можно составить уравнение:
ρмолока‎×g×hмолока_справа = ρводы×g×hводы + ρмолока×g×hмолока_слева
Полученное уравнение можно сократить на g, не равное нулю, после чего оно станет таким:
ρмолока‎×hмолока_справа = ρводы×hводы + ρмолока×hмолока_слева
Обратите внимание, что в этой формуле hводы не соответствует уровню воды, потому что в условии задачи указана не высота столба жидкости воды, а отметка, на которой она находится, то есть высота уровня от дна сосуда. Высоту столба жидкости воды можно подсчитать, если из уровня воды вычесть уровень молока в той же части сосуда. Так как уровень молока в левой части сосуда не известен, то подсчитать высоту столба жидкости воды сразу не получится. Для решения обозначим за x уровень молока в левой части сосуда. Теперь можно вычислить чему равна высота столба жидкости воды: hводы = 0,309 - x (высота тут указана в системе СИ, то есть в метрах). Переводим уровень молока справа в систему СИ и вместе с значением для hводы подставляем в уравнение:
1040×0,3 = 1000×(0,309 - x) + 1040×x
Таким образом, единственная неизвестная величина x может быть найдена. Решим уравнение и найдём её: x≈ 0,075 м.


Решения этой задачи от наших учеников:
Эталонное решение.

Похожие задачи: 22, 12, 6968, 7932, 6766.

Решения похожих задач от наших учеников:
Задача №6766:
(Решение с незначительными недочётами, ответ верный) Комментарий к решению: Ученик пишет ответ "0,0922", хотя из полученного выше уравнения получается значение "0,0912". Ошибка в финальном ответе, верное решение.
Задача №10178:
Не оценено.
Задача №6747:
Не оценено.

Нашли ошибку? Сообщите нам!
Не хватает табличных данных? Посмотрите в справочнике!

Тема: Свойства твёрдых тел, жидкостей и газов.